现代材料测试技术作业

现代材料测试技术

作业

第一章 X射线衍射分析

一、填空题

1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种。 2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即。 3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是 、 、 。

4、利用吸收限两边 5、测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是、、 、 、 、、 6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、 、。

7、特征X射线产生的根本原因是。

8、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是

9、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分、、三种。 10、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：和11、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为 。 12、用于X射线衍射仪的探测器主要有 其中和应

用较为普遍。 13、X射线在近代科学和工艺上的应用主要有 三个方面

14、X射线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类 、 15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生 ；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为 。

二、名词解释

X-射线的吸收、连续x射线谱、特征x射线谱、相干散射、非相干散射、荧光辐射、光电效应、俄歇电子、质量吸收系数、吸收限、

三、问答与计算

1、某晶体粉末样品的XRD数据如下，请按Hanawalt法和Fink法分别列出其所有可能的检索组。★

2、产生特征X射线的根本原因是什么？ 3、简述特征X-射线谱的特点。

4、推导布拉格公式，画出示意图。★ 5、回答X射线连续光谱产生的机理。

6、简述以阴极射线的方式获得X射线所必须具备的条件。★ 7、简述连续X射线谱的特征

8. x射线衍射仪对x光源的要求、光源单色化的方法★ 9. 测角仪的调整要求？

10. 测角仪的工作原理以及各狭缝作用？ 11. 哈纳瓦特与芬克索引的规则？ 12. 定性物相分析的注意事项？★

电子显微分析部分（第2、3、4章）

一、填空题 1、 电子显微分析是利用聚焦电子束与试样物质相互作用产生的各种物理信号，分析试样物质的 、 和 。

2、电子显微镜可分为：等几类。

3、电镜中，用透镜作电子枪，发射电子束；用透镜做会聚透镜，起成像和放大作用。 4、磁透镜和玻璃透镜一样，具有很多缺陷，因此会造成像差，、 、________________和畸变。

5、当一束聚焦电子束沿一定方向射入试样时，在原子库仑电场作用下，入射电子方向改变，称为散射。原子对电子的散射可分为 散射和 散射。在 散射过程中，电子只改变方向，而能量基本无损失。在 散射过程中，电子不但改变方向，能量也有不同程度的减少，转变为 、 和 等。 6、电子与固体物质相互作用过程中产生的各种电子信号，包括__________________和

7、块状材料是通过减薄的方法（需要先进行机械或化学方法的预减薄）制备成对电子束透

明的薄膜样品。减薄的方法有 、 、 和 等。

8、扫描电镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像，成像信号可以是 、 或 。

9、透射电子显微镜中高分辨率像有 10、电子显微分析是利用聚焦电子束与试样物质相互作用产生的各种物理信号，分析试样物质的 、 和 。

二、名词解释

球差、色差、场深、焦深、弛豫、相互作用体积、质厚衬度、衍射衬度、相位衬度、轴上像散、场深、焦深、弹性散射、非弹性散射、驰豫、背散射电子、透射电子、吸收电子、二次电子、背散射电子等。

三、简答题

1、 为什么现代的透射电镜除电子光源外都用磁透镜做会聚镜？ 2、 为何电子显微镜镜筒必须具有高真空？ 3、 电子衍射谱的特征？

4、 扫描电镜在探测二次电子时，为何要在栅网上加250V电压？而在探测背散射电子时要

加-50V电压？

5、 扫描电镜的衬度有哪些？各种衬度的典型衬度像是什么？ 6、 在电镜上为什么能用能谱仪进行试样的成分分析？

7、 电子束做照明源制成电子显微镜具有更高的分辨本领？为什么？ 8、 分析电子波长与加速电压间的定量关系。

9、 分析电子在静电场中的运动规律及静电透镜的聚焦成像原理。 10、TEM薄膜试样制备方法有哪些？ 11、质厚衬度原理及物镜光阑的作用？

四、问答题

1、 试述球差、色差产生的原因。 2、 简述二次电子的特点。

3、 在材料科学中透射电镜的样品有哪几类？在制备每类样品时要注意什么？

4、 高速入射的电子与试样物质相互作用后能产生哪些物理信号？这些信号可用于什么分

析测试手段上？★

5、 扫描电镜可用哪些物理信号调制成像？比较这些电子显微像的特点。 6、 TEM工作原理？ 7、 SEM工作原理？★

8、 背散射电子的主要特点、成像的特征及其信号分离观察的原理。 9、二次电子的主要特点、成像的特征？★ 10、简述散射衬度像形成原因。 11、简述衍射衬度像形成原因。 12、简述相位衬度像形成原因。

五、 计算题

1、 在200kv加速电压下拍得金的多晶衍射环，从里向外测得环的直径2R1=17.46mm，

2R2=20.06 mm， 2R3=28.64 mm， 2R4=33.48 mm。已知各金环对应的晶面间距分别为： d1=2.355Å，d2=2.039，Åd3=1.442Å，d4=1.230Å。试求透射电镜的相机常数K？

2、 2、在200kv加速电压下拍得金的多晶衍射环，从里向外测得环的直径2R1=17.46mm，

2R2=20.06 mm， 2R3=28.64 mm， 2R4=33.48 mm。已知各金环对应的晶面间距分别为：d1=2.355Å，d2=2.039，Åd3=1.442Å，d4=1.230Å。试求透射电镜的相机长度l？ （

12.25(1 0.9785 10V)

6

）★

在200kv加速电压下拍得金的多晶衍射环，从里向外测得环的直径2R1=17.46mm，2R2=20.06 mm， 2R3=28.64 mm， 2R4=33.48 mm。已知透射电镜的相机常数K=20.562,试求各衍射环的晶面间距d？（

12.25(1 0.9785 10V)

6

）

光学显微分析部分（第5、6章）

一 名词解释

光率体； 一轴晶与二轴晶；光轴面；光性方位； 解理；多色性与吸收性；突起；贝克线；四次消光； 干涉色； 补色法则； 双折射率； 延性； 双晶；光程差；干涉图；分辨率； 色散； 折射； 全反射；

二．填空

1 光率体的种类有 , , ; 其形态分别为 , , 。 2．偏光显微镜的调节与校正的内容主要有, , 。 3．干涉色级序的测定方法有, 。

4．晶体在单偏光镜下可以观察和测定的主要内容有 , , ，

, , 等。

5．影响光程差的因素有 , , 。 6．锥光镜下研究矿物晶体时，可观察和测定的内容有, , ， 等。

7．一轴晶光率体的主要切面有, , 三种。

8．二轴晶光率体的主要切面有, , ， , 五种。

9．根据薄片中晶体颗粒边棱的规则程度，可将晶体分为 , , 三类。

10．具有解理的矿物，根据其解理发育的完善程度，可分为, , 三级。 11．根据薄片中晶体与树胶相对折射率的大小，将晶体的突起分为, , ， , 六个等级。

12．在正交偏光镜下，矿物晶体的消光类型有 , , 三种。 13．干涉色级序的测定方法有 , , 三种。

三．问答与计算

1. 标准薄片中，同一晶体的不同颗粒为何干涉色不同？晶体在什么切面上干涉色最高？为什么？★ 2．对于一轴晶和二轴晶晶体，利用哪类干涉图可测定其光性正负？如何测定？试举例说明。 3．矿物薄片中晶体的颜色和干涉色在成因上有何不同？影响干涉色的因素有哪些？★ 4．矿物薄片中晶体的边缘、糙面、突起和贝克线是怎样形成的？在偏光显微镜下观测矿物晶体时，它们有何用途？

5．通常都是用什么方法测定矿物的干涉色级序？简述其测定方法。

6．透辉石（CaO·MgO·SiO2）其光率体形态如图所示，试根据该图说明以下几个问题：

(1)透辉石属什么晶族光率体？ (2)该晶体的最大双折射率是多少？ (3)确定透辉石的光性方位和光性正负。 (4)绘出（100）、（010）、（001）面上的光率体切面，

并标明其折射率。

7．橄榄石晶体（010）面上测得主折射率为1.689和1.670，在（100）面上测得主折射率为1.654和1.670，求橄榄石：★ (1)最大双折射率； （2）光性正负； （3）光性方位；（用简式表示） （4）光轴面与哪个晶面平行？

8．当入射光波为偏光，其振动方向与垂直入射光波的光率体椭圆切面半径之一平行时，光波进入晶体后的情况如何？如果入射光波的振动方向与垂直入射光波的光率体椭圆切面半径斜交时，光波进入晶体后的情况如何？

9．设橄榄石晶体薄片厚度为0.03mm，Ng=1.689, Nm=1.670, Np=1.654， 其垂直Bxa和垂直Bxo切面上能见到什么样的干涉色？平行AP面的切面上又具有什么样的干涉色？

10．已知白云母的三个主折射率分别为Ng=1.601, Nm=1.596, Np=1.563，若要制造干涉色为一级灰白（R=147nm）的试板，在垂直 Bxa切面上应取多大厚度？

11．欲要制造一级紫红（R=560nm）的石英试板，问平行于石英光轴切面上的切片厚度应为多少？（石英的Ne=1.553, No=1.544）

12．在紫苏辉石（010）面上测得主折射率为1.702和1.705 ，在（001）面上测得主折射率为1.702和1.692，求紫苏辉石 1)三个主折射率值； 2)最大双折射率； 3)光性正负：

4)光轴面与哪个晶面平行？

13．.已知橄榄石的Ng=1.689, Nm=1.670, Np=1.654, 试说明： 1)光性正负；

2)Bxa及Bxo的光率体轴名称；

3)⊥Bxa及⊥ Bxo的切面上双折射率各是多少？ 4)最大双折射率是多少？

14．矿物的多色性在什么方向的切面上最明显？要确定一轴晶、二轴晶矿物的多色性公式，需选择什么方向的切片？ 15．已知黑云母的三个主折射率分别为Ng=1.677, Nm=1.676, Np=1.623, 其相应的多色性为： Ng=深褐色， Nm=深褐色， Np=浅黄色，问：

1)黑云母哪一个切面上吸收性最大？哪一个切面上多色性最强？ 3) 黑云母的哪一个切面上的颜色无变化？为什么？

16．普通角闪石⊥Bxa的薄片在单偏光镜下为蓝绿和棕绿色，平行光轴面的薄片在单偏光镜下为亮黄和蓝绿色，已知普通角闪石为负光性，试确定它的多色性。

17．已知普通辉石为正光性。一薄片在正交偏光镜间观察到‖AP切面的干涉色为二级黄（R=880nm），⊥Bxa切面的干涉色为一级亮灰（R=210nm），设Ng-Nm=0.019，求该薄片 的厚度。

18．已知斜方晶系柱状硬石膏的主折射率分别为Ng=1.614，Nm=1.576，Np=1.571，取⊥Bxo的切面制作石膏补色器（一级紫红，R=560nm），问切片厚度应为多少？

19．晶体切片置于锥光镜下，在视域中观察到两光轴出露点为图示1和2的位置。回答：

（1）确定图中3、4、5、6各入射光出露点的光波振动方向； （2）绘出干涉图（该晶体双折射率较小）；★ （3）判断切片方向；

（4）假设如图加入试板后，干涉图上

锐角区干涉色升高，判断其光性正负。

20．某晶体切片置于锥光镜下，在视域中观察到两光轴出露点为图示1和2的位置。回答：

（1）确定图中3、4、5、6各入射光出露点的光波振动方向； （2）绘出干涉图（该晶体双折射率较小）； （3）判断切片方向；

（4）如图加入石膏试板后，

干涉图上锐角区干涉色 由灰白变为兰色，判断 其光性正负。

21．某一轴晶矿物，在锥光镜下观察到其光轴出露点位于图示1的位置：

（1）确定图中2，3，4，5各入射光 ★

出露点的光波振动方向及轴名； （3）绘出干涉图；

（4）若干涉图上明亮的区域干涉色

为一级灰白，如图加入石膏试板 后，其干涉色由灰白变为兰色， 确定其光性正负。

22．已知石英晶体为一轴晶正光性矿物，现有一石英垂直光轴的切片（标准厚度d=0.03mm）置于锥光镜下观察：

（1）画出所观察到的干涉图象；

（2）假如从2、4象限插入石膏试板，试说明四个象限内的干涉色变化。

23．某二轴晶矿物⊥Bxa切片置于锥光镜下观察：

（1）画出其45°位的干涉图象（干涉图上的干涉色为一级灰白）；

（2）假设从2、4象限插入石膏试板后，干涉图上锐角区干涉色由灰白变为黄色，试确定其光性正负。

第七章 热分析技术

一、 填空题

1、和

2、热分析法是所有在高温过程中测量物质性能技术的总称。 3、热重分析法包括： 和

4、热膨胀仪按照位移检测方法可分为：三种类型。

二、名词解释 1、差热分析 2、综合热分析

3、差示扫描量热分析

三、问答与计算

1、 现代测试技术中，用哪种方法可以比较简单地确定白云石[CaMg(CO3)2]中混含有少量铁

的碳酸盐(FeCO3)杂质，并确定其含量。

2、某物质的DSC—TG曲线如图所示,试在图上标出每次热效应的反应起始点温度与反应终止点温度,并分析该物质可能的热过程。

3、什么是差示扫描量热分析？

4、简述热重分析的主要应用。

5、在差热曲线上如何确定反应起始点温度 6、影响热重曲线的主要因素有哪些？ 7、简述影响差热曲线的因素。

8、某物质的DTA曲线上出现吸热峰，简要说明其可能发生的热效应。 9、简述综合热分析方法的优越性。

第八章 红外光谱分析

一、填空题

1、光谱工作者把红外光分为三个区域： 、 、 。 2、分子的总能量包括： 。 3、实际分子以非常复杂的形式振动。但归纳起来，基本上属于两大类振动，即 ， 。

4、弯曲振动细分为 、 、 。

5、红外光谱法制备固体样品常用的方法有 、 、 、 等多种技术。

二、名词解释

伸缩振动、弯曲振动、简并等

三、问答题

1．分子的总能量包括那几部分？ 能级间隔各有何特征？各与什么样的电磁波相对应？★ 2．多原子分子中振动的基本类型？分子中可能有的振动数目是多少？ 3. 为什么会发生振动的简并？对红外光谱有何影响？ 4. 产生红外吸收的条件是什么？为什么？★ 5. 红外光谱图具有那些方面的特征？

6. 影响谱带位置（位移）的因素有那些？说明其影响规律和原因。★ 7. 影响谱带强度的因素有那些？说明其影响规律和原因。 8. 红外分光光度计的操作性能及影响因素有那些？ 9. 影响红外光谱图质量的试样因素有那些？如何影响？ 10. 固体样品的制备—卤化物压片法★

第九章X光光谱分析

一、填空题

1、能谱仪主要由 、 、 、 、 等组成。 2、能谱分析有四种基本方法： 、 、 、和 。

3、能谱分析要得到准确的分析结果，需选择适宜的工作条件包括、 和X射线出射角等。 二、问答题

1、能谱仪工作原理？

2、简述能谱仪的主要性能指标。

3、在进行能谱成分分析是应注意什么问题。

4、为什么H、He、Li元素不能使用能谱仪检测？

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